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多载波运作模式
系统可以在一个Cell中同时间于多个载波上提供服务，但单一NB-IoT UE同一时间仅能在一个载波上面传收数据。NB-IoT的载波可以分为两类：提供NPSS、NSSS与承载NPBCH和系统信息的载波称为Anchor Carrier，其余的载波则称为Non-Anchor Carrier。
NB-IoT UE一律需要从Anchor Carrier上面进行Random Access，基地台会在Random Access的第四道讯息传递Non-Anchor Carrier的排程信息以将NB-IoT UE卸除至Non-Anchor Carrier上进行后续的数据传输，避免Anchor Carrier的无线资源吃紧。
移动性
NB-IoT UE的主要应用场景皆属于低移动性，因此为了兼顾NB-IoT的低复杂度与低成本的需求，在Release 13的规格当中将换手(Handover)程序给移除了。取而代之的是当发生NB-IoT UE在不同基地台涵盖范围间移动时，会行RRC释放(Release)，再重新与新的基地台进行RRC联机。
．系统信息方块的减少
由于NB-IoT UE所支持的功能经过大量的简化，相对应地在既有LTE无线通信系统中存在的系统信息方块(SystemInformation Block, SIB)，对于NB-IoT UE来讲并不需要。所以SIB的数量大幅减少至仅剩七个，且这些NB-IoT UE所需读取的SIB在基地台端是立传送(SIB-NB)，并非夹带在原有系统之SIB中。NB-IoT共有以下几种SIB-NB。
•SIB1-NB：存取有关之信息与其他系统信息方块排程
•SIB2-NB：无线资源分配信息
•SIB3-NB：Cell Re-selection信息
•SIB4-NB：Intra-frequency的邻近Cell相关信息
•SIB5-NB：Inter-frequency的邻近Cell相关信息
•SIB14-NB：存取禁止(Access Barring)
•SIB16-NB：GPS时间/世界标准时间(Coordinated Universal Time, UTC)信息
Cell Reselection与闲置模式运作
对于NB-IoT来讲，Cell Reselection的机制也做了适度的简化，如图5。由于NB-IoT UE并未支持紧急拨号的功能，所以当一NB-IoT UE遇到无法找到Suitable Cell之情况，该NB-IoT UE不会暂时驻扎(Camp)在Acceptable Cell，取而代之的是持续搜寻直到找到Suitable Cell为止。根据3GPP TS 36.304规格的定义，所谓的Suitable Cell为可以提供正常服务的Cell，而Acceptable Cell为仅能提供紧急服务的Cell。
图5 NB-IoT CellReselection的程序
逻辑信道与传送信道之对应
NB-IoT并不支持多媒体广播多播服务(Multimedia Broadcast Multicast Service, MBMS)。所以在逻辑信道至传送信道的对应上，即移除了所有的多播通道(MCCH, MTCH)。其余的广播，数据与控制信道皆获保留。
排程
由于NB-IoT UE是被预期为一种低复杂的装置，故在硬件的规格等级与反应时间等能力皆较为低阶。所以基地台针对于NB-IoT UE的数据传输会强制采取跨子讯框(Cross Subframe)的排程方式，以替NB-IoT UE争取更充足的时间做DCI的译码以及传送与接收模式之间的转换。
随机存取
基地台会针对各个CE Level去配置对应的NPRACH资源。Random Access程序(如图6)开始之前，NB-IoT UE会藉由量测下行参考讯号来决定所在的CE Level，并使用该CE Level之NPRACH资源。但是当Random Access程序因Preamble传输阶段未能成功时，NB-IoT UE会在更高一个CE Level的NPRACH资源重新进行Random Access程序，直到尝试完所有CE Level的NPRACH资源为止。
图6 NB-IoT Random Access程序
反之，但对于曾经进入第三道讯息传输阶段的NB-IoT UE而言，当Random Access程序未能成功时，则是留在同样的CE Level的NPRACH资源重新进行Random Access程序。此设计的原因是假若一个NB-IoT UE可以进入到第三道讯息传输阶段，即代表该NB-IoT UE的CE Level选择洽当，Preamble传输已可以让基地台顺利接收。
另外，NB-IoT的Random Access程序会在第三道讯息(RRC Connection Request)中进行数据数量以及功率余裕回报(Data Volume and Power Headroom Report, DPR)。NB-IoT UE在进入RRC联机模式之前，藉此通知基地台自己数据传输状态，以让基地台提前做适度的RRC资源分配。
未来趋向提高数据速率 减少重发以降低功耗
3GPP从第十版本的规格即开始讨论机器型态通讯，替未来的行动通讯系统挹注进许多全新的挑战。但由于MTC所采用的带宽是MHz等级，仍无法真的落实降低成本的目标。
延伸到Release 13的NB-IoT，即以使用180KHz带宽的限制去做设计，且为了增加此标准技术的使用普遍性，制定了三种运行模式。因为带宽仅有相当于LTE系统中一个PRB的大小，因此NB-IoT中的物理层通道做了相当大的改变，且为了可与LTE系统一同运作，设计的原则以不影响LTE系统为主。协议层的程序则是将现有LTE系统中的程序做简化，减少所需要交换的讯息量，但也新设计了相关程序以因应NB-IoT中的重复传送行为以及CE Level间的变换等。
可以预期下一个版本的NB-IoT的设计目标会转向进一步提升数据速率，以因应数据量需求较大的物联网使用情境。目前观察到的方向为增强Release 13中的多载波(Multi-Carrier)运行模式灵活性，使NB-IoT UE可同时在多个Carrier上数据传收。
另外，NB-IoT利用重复传送的行为达到延伸涵盖范围的目的，却也带来增加能源消耗的缺点。所以在未来会设计较为的数据重复传送次数控制程序。例如，若基地台在NB-IoT UE重复传送结束前已成功接收数据，可提前通知NB-IoT UE停止剩余的重复传送次数以节省电力。
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